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人民日报:微生物组引发研究开发热潮

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-06-09 编辑:摘要

作者:刘双江资料来源:人民日报发布日期:2016/7/6 9:25336042

选择名称:萧中

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人民日报:微生物群引发研发热潮

海洋钻探,包括美国、英国和中国在内的12个国家的科学家参与其中,旨在钻透地壳和地幔边界 1月16日,美国微生物学家分析了海洋钻井船上的微生物样本

新华社5月22日

5月22日报道,在印度洋西南部执行海洋科学研究任务的“向阳红10号”科研船上,科研团队成功回收了中国首个深海沉积物微生物原位培养系统。

新华社5月22日

欧洲航天局和俄罗斯联邦航天局于3月14日正式启动了一个名为“火星太空生物学”的合作项目 那一天,“质子-M”运载火箭携带了在哈萨克斯坦发射L 空的项目轨道器。轨道飞行器将寻找甲烷和其他可能表明火星大气中存在微生物的气体。 新华社说:“在地球生态系统和人类健康中,微生物群体的作用超乎想象。加强基础研究和应用的结合,促进技术创新和产业升级,将在未来创造新的经济增长点

新华社5月22日

微生物对我们来说并不陌生。 我们的祖先发明了酿造技术,它利用微生物的发酵功能使我们的生活充满味道,更加丰富多彩。 酱油醋润,酒醇,豆腐香,这些都是微生物作用的结果。 从传统酿造技术到现代微生物发酵技术,我们认为我们已经对微生物了如指掌。例如,我们知道微生物如何将糖转化为酒和醋。 我们认为我们也可以控制微生物。例如,我们可以控制和转化一些微生物来产生特殊的代谢物,增加它们的产量或抑制它们的合成来为人类服务。例如,抗生素,包括挽救了无数生命的青霉素,已经数千次提高了产量,并通过生产菌株的转化使所有生物受益。

但事实上,我们对微生物知之甚少。我们甚至不知道我们周围有什么样的微生物。 从花园里抓一把土壤,有成千上万的微生物;地球上的微生物细胞比天空中的星星多得多。我们目前只知道不到1%的微生物。我们肠道中微生物细胞的数量是人类细胞的10倍。这些微生物的基因组总和是人类的100倍!微生物影响并超越了我们的出生、衰老和死亡:有一天,当人们死去时,微生物可以永生。 除了近年来糖尿病和肠道微生物之间的少量关系外,我们不知道什么是肠道微生物(包括呼吸道微生物、体表微生物等)。)在人体内做过什么,他们的情绪和死亡有什么关系

微生物学是指生态系统中的所有微生物资源和生命信息,包括它们与环境中生物和非生物因素的关系。 早在1975年,科学家们就使用类似的概念来探索白蚁肠道的微生物群落,但由于当时研究技术和对微生物认识的局限,没有形成重大的科学计划。 自2005年以来,世界上许多国家先后不同程度地启动了微生物学项目或项目,如美国的人类微生物学项目和地球微生物学项目、加拿大的微生物学研究项目和日本的人类宏基因组研究项目。 2015年10月,美国一群科学家在《科学》杂志上联合发表了一篇论文,呼吁开展“联合微生物研究项目”。与此同时,中国科学家与美国和德国科学家一起,于《自然》年发布了一份文件,呼吁实施“国际微生物学计划” 美国最近宣布启动新的“国家微生物学计划”,引发新一轮微生物研究和开发热潮。

微生物世界1+12

为什么微生物能在世界上引起如此大的反响和关注?1928年7月,科学家亚历山大弗莱明(Alexander Fleming)盯着培养皿中的微生物菌落:一个菌落(青霉菌)抑制另一个菌落(金黄色葡萄球菌)的生长,从而开创了微生物被发现合成抗生素的伟大时代。 青霉素的发现改变了第二次世界大战的进程,拯救了无数人的生命,大大延长了人类的寿命。 一种微生物拯救了成千上万个人的生命,一群微生物可以拯救未来人类的生存。

地球上微生物物种的数量粗略估计在一百万以上,迄今为止只发现和描述了数万种,绝大多数微生物物种及其功能仍需发掘和认识。 微生物生活在海洋和陆地的每一英寸空处,形成海洋微生物群和陆地微生物群,参与物质元素的生物地球化学循环并影响全球气候变化;微生物和作物(根际、叶面和植物体)共同组成作物微生物群,影响作物营养吸收、病害发生和作物产量。微生物降解污染物,消除黑臭,保证污水处理厂高效运行,净化水体;微生物也是污染土壤生物修复的主要力量。农药、化学污染物和除草剂主要通过微生物降解来消除。环境微生物集团将为实现生态文明建设和提高环境质量的国家目标提供资源和技术保障。

微生物群在地球生态系统和人类健康中的作用超乎想象。它不仅将极大地帮助人类克服他们今天面临的生存挑战,而且也为人类未来的生存提供了途径。原因之一是微生物可以相互合作,使它们在生态系统中更加稳定和有效,并赋予微生物群(群体)比单个微生物更强大的功能。 多环芳烃是环境中的一类重要污染物。目前,已经发现能够降解多环芳烃的微生物。单一微生物可以降解多环芳烃,但如果多种微生物联合使用,污染物的降解效率和微生物系统的稳定性和适应性将大大提高。

我国传统发酵技术大多采用混合微生物菌群,如年产5000多亿元的白酒行业。在数百年的历史中,有益微生物菌群不断丰富,逐渐形成各种风格的酿酒技术。 虽然科学上没有准确的解释,但业内的共识是,不同微生物群落之间的相互作用是生产不同风格白酒的重要基础。酿造微生物场所提供了多种微生物资源,从中可获得高效纤维素降解霉菌、高乙醇合成酵母、高效单羧酸固定化细菌等。可以被发现。 生物农药和生物肥料作为新兴产业,近年来蓬勃发展。从过去十年生物农药的国际发展来看,市场份额从2000年的0.2%上升到2009年的3.7%。2010年,全球生物农药产值超过20亿美元,市场份额达到4%左右 深入剖析土壤和作物微生物群,可以有效促进传统发酵产业和新兴生物产业的健康发展。

抓住弯道超车的机会

截至2016年,有13个国际微生物研究项目拥有与人类健康相关的可用数据,其中8个正在实施,5个已经完成 美国、加拿大、爱尔兰和法国是这些项目的主要参与国,其中至少有两个由美国独立开展,最早的HMP也是由美国开展的。 中国积极参与了美泰和IHMC项目。

除了上述13个与人类健康直接相关的人类微生物研究项目外,9个环境微生物研究项目已经在国际上启动。 这些环境微生物研究项目包括海洋微生物、土壤微生物和地球微生物 环境管理计划旨在全面分析地球上所有微生物群落的多样性和功能。该项目将对典型的全球环境样本(包括土壤、海洋、空气体和淡水生态系统)的宏基因组进行排序。中国参与环境管理计划 中国科学家和相关机构独立推动并启动了与微生物群内容相关的研究项目 早在本世纪初,中国科学院微生物研究所的专家就开始推动“微生物地球”研究项目。2014年,中国科学院组织并启动了土壤微生物专项研究试点项目。目前,国家自然科学基金的“水圈微生物”研究项目正在论证中。 中国科学家已经在人类微生物群和酿造微生物群方面取得了良好的成就 抓住机遇,做好组织工作。在下一轮微生物科技发展中,中国完全有可能发挥国际主导作用。

从微生物学的提出和国际科技竞争来看,微生物学研究有四大趋势:应用方向更明确,范围更广;从以往的微生物资源调查和对人类微生物群的关注来看,综合考虑健康、农业和生态环境的方向正在发生变化;更加重视技术发展和跨学科融合;更需要项目组织机制的创新。大科学计划和全球化合作的重要性更加明显,为世界各国从科技和政治的角度参与国际事务,发挥各自独特的作用提供了一个无限的舞台。

在当前国际形势和国内需求下,启动中国独立微生物研究项目势在必行。 如何根据中国国情和研究基础实现基础研究和应用研究的有机结合,如何服务于技术创新和产业升级的协调发展,是我国微生物群落规划组织和布局的重要选择依据。 基于此,对中国微生物群落的发展有三点建议:

1。根据中国在收集和保存微生物资源方面的优势及其良好的研发基础,组织国家专家开展战略研究,规划微生物研究和开发路线图,确定解决中国面临的人类健康、环境保护和农业可持续发展等重大挑战的技术途径,开发应用型微生物资源和技术发展。

二是以人类肠道、四大粮食作物、污染水土治理和传统发酵为核心对象,快速部署人类微生物、作物微生物、环境微生物和传统发酵微生物的研究,加强基础和应用基础研究、技术创新和产业发展的全链布局。依托中国在微生物资源研究、测序技术和微生物数据综合分析方面的优势,“中国微生物学集团”项目涵盖人体、农业、环境、传统发酵、新技术等。将会推出。

3。建立国家微生物数据中心,实现大数据集成和应用:数据资源是微生物研究的关键。建议在微生物区系规划设计之初设计一个完善的数据集成和共享机制,并建立国家微生物区系数据中心,实现数据资源的有效集成和深度挖掘。

地球上到处都是微生物,从温泉到冰层下800米的南极暗湖,都有大量的微生物。 微生物作为地球上分布最广、生物量最大、生物多样性最丰富的生命形式,促进地球化学物质的循环,影响人类健康乃至地球的整个生态系统,含有极其丰富的物种资源和基因资源 我们期待微生物群打开未知微生物世界的大门,为人类今天面临的巨大挑战提供重要的解决方案,如人类健康、环境保护、可持续农业发展等。以及未来人类生存空问题,如深海空勘探和外来移民。 (原标题:微生物群体引发研发热潮

控制人类幸福的重要因素(国际视野))

(作者:中国科学院微生物研究所所长)制图学:刘辉

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